Chinaunix

标题: 关于io_remap_pfn_range的疑惑～～ [打印本页]

作者: firocu 时间: 2012-09-25 21:27
标题: 关于io_remap_pfn_range的疑惑～～
今天看《深入linux设备驱动程序内核机制》，其中说道：
在x86下 io_remap_pfn_range 的定义如下
# define io_remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot) \
remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)

也就是说 io_remap_pfn_range 和 remap_pfn_range 实质是一样的。

我的疑惑是：
io 端口空间是用in out 指令来访问的。
io 内存空间是用mov 这样的指令访问的。

假如说在两个地址空间中各存在一块区域，都用io_remap_pfn_range，remap_pfn_range映射到用户空间。
那么当访问是如何区分出来，用哪套指令访问呢？
也就是说如何区分虚拟地址映射的那个物理地址是来自io端口空间还是 io内存空间？

不知道说清楚没有，求解惑～～～

作者: stephen_du 时间: 2012-09-26 11:17
回复 1# firocu

我的疑惑是：
io 端口空间是用in out 指令来访问的。
io 内存空间是用mov 这样的指令访问的。

假如说在两个地址空间中各存在一块区域，都用io_remap_pfn_range，remap_pfn_range映射到用户空间（这一句错误，是将IO port或者memory映射进入kernel的地址空间，从而允许从内核来访问这些资源）。

那么当访问是如何区分出来，用哪套指令访问呢？
也就是说如何区分虚拟地址映射的那个物理地址是来自io端口空间还是 io内存空间？
答：IO port映射后的地址跟IO memory映射后的地址范围不会重叠而且IO port的映射是非cache的，IO memory应该是可以cache的（这一点不是很确定，希望理解的深的人来确认下该说法）

作者: firocu 时间: 2012-09-26 12:45
回复 2# stephen_du

Thanks for your reply～～～

这里io_remap_pfn_range 和 remap_pfn_range都是驱动程序中用来实现 mmap系统调用。
所以说，确实是映射到用户空间，供用户访问的。

我现在了解的概念是，在x86 32 位：

io port空间是 64KB，在／proc／ioports可以看到用途分布，地址范围0x0 ～ 0xFFFF。
io mem空间是4GB，／proc／iomem包含RAM 和外设内存，的地址范围0x0 ～ 0xFFFF FFFF ，其中显示的如下

firo@snow:~$ head /proc/iomem
00000000-0000ffff : reserved
00010000-0009c3ff : System RAM
0009c400-0009ffff : reserved
000a0000-000bffff : PCI Bus 0000:00
。。。（略去其他输出）
两个地址空间的地址有重合的部分呀～～
我不知道是巧合，还是为了不和io port 空间造成冲突。iomem的前64KB 是reserved的。。。。
在x86 32下面
我知道在ioremap操作后，在io mem空间的外设的物理地址，会被映射的内核的vmalloc区域，供内核访问。
而在io prot空间的外设的物理地址通过 ioprot_map映射的进程的用户空间，实际上是没有真正建立映射（见源码，没有建立也表项），仍然需要通过in out这些指令访问io port空间。
而io_remap_pfn_range 后是真正建立了映射（建立了页表项），映射到了一个虚拟地址，而现在要访问这个虚拟地址映射的那个外设的物理地址要通过MMU。

而《深入linux 设备驱动程序内核机制》的作者说了，之所以io_remap_pfn_range 和 remap_pfn_range 等价，是因为映射的核心是MMU，而对MMU来说，无需区分映射的目标地址类型。
为什么不需要区分，毕竟io port 和iomem地址空间，地址重合了呀～～～

在ARM 32位下，没有这个io port 空间。在统一的io mem空间中外设的物理地址都是唯一的，所以不或造成迷惑。

我感觉自己理解的不对。。。有不知道错在哪里了。

作者: firocu 时间: 2012-09-26 13:30
自己想了快两天了，蛋疼死了～～总结了一下。

又看了一边mmap系统调用的函数原型，发现这根本和io port 空间没关系呀。是我想多了～～

作者: stephen_du 时间: 2012-09-26 13:37
回复 3# firocu

这里io_remap_pfn_range 和 remap_pfn_range都是驱动程序中用来实现 mmap系统调用。
所以说，确实是映射到用户空间，供用户访问的。
----------------------------------------------------------------
明白了。不过io_remap_pfn_range是在你驱动内部调用的，首先是先映射到内核的虚地址空间，然后，用户通过mmap系统调用来间接访问驱动中映射好的内核地址，
从而间接访问IO port或者IO memory。这个过程要透彻理解才能精确表述。

我现在了解的概念是，在x86 32 位：

io port空间是 64KB，在／proc／ioports可以看到用途分布，地址范围0x0 ～ 0xFFFF。
io mem空间是4GB，／proc／iomem包含RAM 和外设内存，的地址范围0x0 ～ 0xFFFF FFFF ，其中显示的如下

firo@snow:~$ head /proc/iomem
00000000-0000ffff : reserved
00010000-0009c3ff : System RAM
0009c400-0009ffff : reserved
000a0000-000bffff : PCI Bus 0000:00
。。。（略去其他输出）
两个地址空间的地址有重合的部分呀～～
---------------------------------------------------------------
对于X86，物理上IO port以及 IO memory与内核的物理地址于不同的物理地址空间（ARM是位于同一空间的），但它们是被映射到同一个内核虚地址空间的。
你仔细看看上面的地址范围，应该不存在重复。上一地址范围的结束地址+1是下一地址范围的开始！

我不知道是巧合，还是为了不和io port 空间造成冲突。iomem的前64KB 是reserved的。。。。（似乎跟你上面问的重合问题不一致）
-------------------------------------------------------------------------
/proc/iomem 显示的应该是物理地址的区间即映射前的地址

在x86 32下面
我知道在ioremap操作后，在io mem空间的外设的物理地址，会被映射的内核的vmalloc区域，供内核访问。
而在io prot空间的外设的物理地址通过 ioprot_map映射的进程的用户空间，实际上是没有真正建立映射（见源码，没有建立也表项），仍然需要通过in out这些指令访问io port空间。
--------------------------------------------------------------------------
in/out是x86为了访问IO端口的专用指令，那是因为X86的IO port以及IO memory在物理上具有独立的地址空间（比较特殊）因此，必须有专用指令处理

作者: firocu 时间: 2012-09-26 13:44
回复 5# stephen_du

嗯，非常感谢。

我自己在好好理解下～～～基础概念模糊呀～～呵呵

欢迎光临 Chinaunix (http://bbs.chinaunix.net/)